现代控制理论论文
现代控制理论课程论文 浙江大学
现代控制理论课程论文现代控制理论综述姓名XXXX学号XXXX学院机械工程学院班级XXXXX专业机械设计及理论学位类型学术型2014年11月21日摘要本文对现代控制理论做了一次完整综述,主要讲了现代控制理论的起源、内容、发展及其特点。
本文简要说明了现代控制理论的主要内容，对系统的状态和状态方程、线性控制系统的能控性和能观性、系统的稳定性分析、线性定常系统的常规综合、最优控制做了简要概述。
最后介绍了一下现代控制技术在21世纪的发展趋势，主要包括信息技术与控制技术的结合、虚拟现实及计算机仿真技术、集成控制技术。
关键词：现代控制理论，综述，主要内容，发展趋势AbstractThis paper made a complete summary modern control theory, concerning the origin, content, development and characteristics of modern control theory. This paper made a brief description of the main elements of modern control theory, including the system's status and state equations, linear control system controllability and observability, the stability analysis, conventional integrated of linear time-invariant systems and optimal control. Finally we made a introduction about the trends of modern control theory in modern control technology of the 21st century, including the combination of information technology and control technology, virtual reality and computer simulation technology and integrated control technology.Key words: Modern control theory, summary, main content, development trend目录第一章绪论 (1)1.1现代控制理论的起源与发展 (1)1.2现代控制理论的特点及主要内容简介 (1)1.3现代控制理论的学习意义 (1)第二章现代控制理论的主要内容 (2)2.1系统的状态和状态方程 (2)2.2线性控制系统的能控性和能观性 (2)2.3系统的稳定性分析 (2)2.4线性定常系统的常规综合 (3)2.5最优控制 (4)第三章现代控制技术在21世纪的发展趋势 (5)3.1信息技术与控制技术的结合 (5)3.2虚拟现实及计算机仿真技术 (6)3.3集成控制技术 (6)第四章总结与展望 (7)参考文献 (8)第一章绪论1.1现代控制理论的起源与发展经典控制理论考虑的对象比较简单，对象为单输入单输出、线性、时不变系统；使用图形化方法，从而依赖于设计人员的经验；不能具有处理多目标，不能揭示系统的内部特性。
现代控制及plc应用技术论文
现代控制及plc应用技术论文现代控制及PLC应用技术论文摘要：随着现代工业的发展，自动化控制系统的应用越来越广泛，从传统的批量控制到现代的数字化控制，控制技术的发展在推动工业自动化水平的提高起到了重要的作用。
本论文主要介绍了现代控制技术以及PLC的应用技术。
一、现代控制技术现代控制技术是指在数字计算机的帮助下进行控制，通过采集、处理和输出信号来实现对被控对象的控制。
现代控制技术具有以下特点：1. 高度自动化：现代控制技术可以实现对各种设备的自动控制和监测，大大提高了生产效率。
2. 精确性高：现代控制技术可以实现对被控对象的精确控制，可以在很小的误差范围内保持控制对象的稳定性。
3. 灵活性强：现代控制技术可以根据不同的工作需求进行灵活调整和改变，适应多样化的工作环境和工作要求。
4. 可靠性高：现代控制技术采用先进的故障检测和容错机制，大大提高了系统的可靠性和稳定性。
二、PLC的应用技术PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种用来控制各种工业生产过程的数字运算器。
它具有以下特点：1. 可编程性强：PLC可以根据不同的工作需求进行编程，实现对各种设备的控制。
2. 高速高效：PLC具有快速的运算能力和高效率的数据处理能力，可以满足工业生产过程中的快速响应和高效率的控制要求。
3. 可靠稳定：PLC具有良好的抗干扰能力和故障容错能力，可以保证生产过程的稳定和可靠性。
4. 灵活可扩展：PLC具有模块化设计和可扩展性，可以根据需要进行灵活的功能扩展和升级。
三、PLC的应用案例PLC已经广泛应用于各个行业，以下是几个典型的应用案例：1. 工业自动化控制：在工业生产过程中，PLC可以实现对各种设备的自动控制，提高生产效率和产品质量。
2. 交通信号灯控制：PLC可以实现对交通信号灯的控制，根据实时交通情况进行信号的切换和调整，提高道路通行效率。
3. 楼宇自动化控制：PLC可以实现对楼宇内各种设备（如照明、空调、电梯等）的自动控制和管理，提高能耗效率和使用舒适度。
现代控制理论论文
单元机组负荷控制解耦方法探讨一、引言近年来，在世界范围内发生了多次的电网事故，如2003年美国东北部和加拿大部分地区发生大面积停电， 2008年，中国的南方雪灾和汶川地震及美国东岸的暴雪灾害导致较大范围电网严重损毁，许多地区出现了较长时间的大面积停电，给社会和人民生活造成了很大影响；2010年，智利大地震，造成了全国范围的停电事故，全国80％人口受到影响；这些大面积停电的事故，不断加深了人们对电力系统的安全性和可靠性给以了高度的关注，加紧制定应对大停电事故的各种措施。
除加强电网建设外，发电厂的机组快速甩负荷（FCB）功能建设已引起了越来越高的关注。
尽管我国许多大机组都有FCB的设计，但在真正意义上100%负荷下成功实现者甚少。
上世纪80年代后,我国引进的部分火电项目配置了FCB的设计.由于种种原因,这些机组很难在满负荷下实现FCB.即使在个别文章所介绍的FCB试验中,似乎能够成功,但这仅是个试验而已,离实用尚有很大的距离.因为,许多类似的试验都事先采取了一系列的措施,试问,在电网突发事故时,是否能事先通知电厂,使其有充分的时间去做FCB的准备?具有完善的自动调节和保护功能，并能够实现快关、快开的所谓超弛控制。
某一电厂600WM机组为例，机组参数： FCB(Fast Cut Back-FCB)是指机组在高于某一负荷之上运行时，由于机组内部故障或外部电网故障而与电网解列，瞬间甩掉全部对外供电负荷，但是并没有发生MFT（master fuel trip主燃料跳闸）并保持锅炉在最低负荷运行，维持发电机带厂用电运行或停机不停炉的自动控制功能。
当机组实现FCB功能后，具备发电机解列带厂用电的能力，有助于电网在可能的最短时间内恢复正常，也有助于发电机组的安全停运。
二、FCB实现的介绍：2.1 FCB实现的条件当汽轮机或发电机跳闸时,机组锅炉中汽包水位低、炉膛火焰丧失、燃料丧失、炉膛压力高、炉膛压力低，以上任一条件满足且负荷大于140MW触发FCB，而此时要求锅炉本身没有发生MFT条件,汽轮机真空正常,高压旁路控制应在自动方式,燃料主控必须在自动方式。
现代控制理论综述—课程论文
论文题目现代控制理论综述姓名 *** 学号 ***学科(专业) ***所在学院机械工程学院任课教师*** 提交日期***目录摘要 (1)Abstract (1)1绪论 (2)现代控制理论 (2)现代控制理论的发展历程 (2)现代控制理论与经典控制理论的异同 (3)2 现代控制理论的基本内容 (5)线性系统理论 (5)非线性系统理论 (5)最优控制理论 (6)最优估计理论 (6)随机控制理论 (6)适应控制理论 (7)2.7 系统辨识理论 (7)3现代控制理论的其他研究方向 (8)智能控制 (8)鲁棒性分析与鲁棒控制 (8)模糊控制 (9)神经网络控制 (9)实时专家控制 (9)分布参数系统控制 (10)预测控制 (10)4 现代控制理论的发展趋势和展望 (11)现代控制理论的发展趋势 (11)现代控制理论的前景展望 (11)5 参考文献 (13)摘要本文首先介绍了现代控制理论的发展历程以及现代控制理论和经典控制理论二者的异同点，然后介绍了现代控制技术的基本内容,之后又对现代控制理论目前研究的一些方向作了简要说明，包括智能控制、鲁棒控制、模糊控制、神经网络控制及实时专家控制等。
最后总结了现代控制技术的发展特点以及发展趋势。
关键词:现代控制理论控制概述发展内容AbstractThe paper introduces the development process of modern control at first. And then it compares the differences and similarities between modern control and classical control . Besides,it introduces the basic content of modern control technology and some new research directions , such us Intelligent control,robust control, fuzzy control, neural network control and real-time expert control ,etc. At last , this paper pointesout the development characteristics and development trend of modern control technology.Keywords: modern control technology control overview development content1绪论1.1现代控制理论现代控制理论是在经典控制理论基础上逐步发展起来的，建立在状态空间法基础上的一种控制理论，研究多输入多输出、变参数、非线性、高精度、高效能等控制系统的分析与设计问题，是自动控制理论的一个主要组成部分。
现代控制理论的论文
第一章经典控制理论和现代控制理论本学期学习了现代控制理论课程的主要内容，现代控制理论建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。
在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本的方法是时间域方法。
现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统。
它所采用的方法和算法也更适合于在数字计算机上进行。
现代控制理论还为设计和构造具有指定的性能指标的最优控制系统提供了可能性。
现代控制理论的名称是在1960年以后开始出现的，用以区别当时已经相当成熟并在后来被称为经典控制理论的那些方法。
现代控制理论已在航空航天技术、军事技术、通信系统、生产过程等方面得到广泛的应用。
现代控制理论的某些概念和方法，还被应用于人口控制、交通管理、生态系统、经济系统等的研究中。
以下是经典控制理论和现代控制理论的比较：1、经典控制理论：(1)理论基础：Evens的根轨迹，Nyquist稳定判据。
(2)研究对象：线性定常SISO系统分析与设计。
(3)分析问题：稳、准、快(4)采用方法：是以频率域中传递函数为基础的外部描述方法。
(5)数学描述：高阶微分方程、传递函数、频率特性;方块图、信号流图、频率特性曲线。
(6)研究方法：时域法、根轨迹法、频率法。
2、现代控制理论：(1)理论基础：李雅普诺夫稳定性理论，Bellman动态规划，Понтрягин极值原理，Kalman 滤波。
(2)研究对象：MIMO系统分析与设计（复杂系统：多变量、时变、非线性）(3)分析问题：稳、准、快(4)设计（综合）问题：1)采用方法：是以时域中（状态变量）描述系统内部特征的状态空间方法为基础的内部描述方法。
2)数学描述：状态方程及输出方程、传递函数阵、频率特性；状态图、信号流图、频率特性曲线。
3)研究方法：状态空间法（时域法）、频率法。
现代控制理论结课论文
现代控制理论方法综述研电1610 秦晓 1162201332摘要：本文将控制理论方法分为现代控制理论基础，线性最优控制，非线性最优控制三大部分，查阅文献，综述了每一部分中的经典控制方法，以及每种控制方法的优缺点和在工业中的应用，最后提出了目前在现代控制理论中依旧存在的问题。
1.引言电力系统是一个复杂的非线性动态大系统，对于这个规模庞大的系统，研究其运行的动态特性进而构建先进的安全控制系统是极富挑战性的课题。
同时，各种新技术的应用，一方面增强了系统的调控能力和经济效益，另一方面也极大的增加了电网控制的复杂性，对电力系统的安全稳定运行提出了更严格的要求。
因此，改善与提高我国电力系统的动态品质、安全稳定和经济性成为了电力工作者的首要任务。
提高电力系统稳定性的最经济和最有效的手段之一是采用先进的控制理论和方法。
在过去的时间里，电力工作者们为改进与发展电力系统控制技术进行了大量研究。
本文主要梳理总结电力系统在现代控制方面的研究成果，分析了电力系统控制技术的发展趋势，并总结了目前现代控制理论还需要解决的问题。
2.现代控制的基础现代控制理论的基础是经典控制理论，在20世纪20年代到50年代间，为了满足第二次世界大战前后军事技术和工业发展的需求，经典控制理论有了飞速的发展。
经典控制理论主要研究线性时不变、单输入单输出的控制问题。
在分析和设计大型反馈控制系统时，经典控制论主要采用频域法，其中以 Nyquist 判据、Bode 图和根轨迹法最为广泛[1~2]。
经典控制理论的设计目标是使闭环系统特征方程的特征根全部位于左半开平面上。
上述设计目标可以描述为一类无目标函数的优化问题，即约束满足问题。
由于使系统稳定的控制器解并不唯一，所以根据经典控制理论设计的PID 控制器往往带有较大的冗余性[3]。
也正是由于经典控制理论设计目标及方向简单明确，计算方便，特别适合需要依赖工程经验或现场测试进行控制器设计的系统，所以至今仍在工业中广泛应用。
现代控制理论论文
李雅普诺夫稳定性理论李雅普诺夫稳定性理论是近代控制理论中一个重要的组成部分，它在近代控制理论中的最优控制，最优估计，滤波和自适应控制，神经网络等方面发挥了极其重要的作用。
在20世纪30到40年代，奈奎斯特、伯德、维纳等人的著作为自动控制理论的初步形成奠定了基础，经典控制理论以拉氏变换为数学工具，以单输入——单输出的线性定常系统为主要的研究对象。
将描述系统的微分方程或差分方程变换到复数域中，得到系统的传递函数，并以此作为基础在频率域中对系统进行分析和设计，确定控制器的结构和参数。
通常是采用反馈控制，构成所谓闭环控制系统。
经典控制理论具有明显的局限性，突出的是难以有效地应用于时变系统、多变量系统，也难以揭示系统更为深刻的特性。
当把这种理论推广到更为复杂的系统时，经典控制理论就显得无能为力了，即便对这些极简单的对象、对象描述及控制任务，理论上也尚不完整，从而促使现代控制理论的发展——对经典理的精确化、数学化及理论化。
俄国数学家和力学家李雅普诺夫在1892年所创立的用于分析系统稳定性的理论。
对于控制系统，稳定性是需要研究的一个基本问题。
在研究线性定常系统时，已有许多判据如代数稳定判据、奈奎斯特稳定判据等可用来判定系统的稳定性。
李雅普诺夫稳定性理论能同时适用于分析线性系统和非线性系统、定常系统和时变系统的稳定性，是更为一般的稳定性分析方法。
李雅普诺夫稳定性理论主要指李雅普诺夫第二方法，又称李雅普诺夫直接法。
李雅普诺夫第二方法可用于任意阶的系统，运用这一方法可以不必求解系统状态方程而直接判定稳定性。
对非线性系统和时变系统，状态方程的求解常常是很困难的，因此李雅普诺夫第二方法就显示出很大的优越性。
与第二方法相对应的是李雅普诺夫第一方法，又称李雅普诺夫间接法，它是通过研究非线性系统的线性化状态方程的特征值的分布来判定系统稳定性的。
第一方法的影响远不及第二方法。
在现代控制理论中，李雅普诺夫第二方法是研究稳定性的主要方法，既是研究控制系统理论问题的一种基本工具，又是分析具体控制系统稳定性的一种常用方法。
现代控制理论综述论文
论文题目：现代控制理论综述摘要本文是对现代控制理论课程的完整综述，现代控制理论的主要内容包括控制系统的状态空间表达式及其解，线性控制系统的能控性和能观性，稳定性与李雅普诺夫方法，线性定常系统的综合以及最优控制理论等部分。
本文通过对控制理论各部分的阐述，构出了现代控制理论的主要框架及各部门的基本内容。
关键词：现代控制；状态方程；稳定性；最优控制；AbstractThis article is a complete review of modern control theory course, the main contents of the modern control theory, including the control system of the state space expression and its solution, the controllability of linear control systems and can view, stability and Lyapunov method, the synthesis of linear time-invariant system and optimal control theory. This article through to all parts of the control theory, compose the main framework of modern control theory and the basic content of each department.Keywords: Modern control; State equation;Stability;Optimal control目录摘要 (I)Abstract ........................................................... I I一、控制理论的发展历史 (1)二、现代控制理论的基本内容 (2)2.1 控制系统的状态空间表达式 (3)2.2 线性控制系统的能控性和能观性 (3)2.2.1 线性控制系统的能控性 (3)2.2.2 线性控制系统的能观性 (4)2.3 自动控制系统的稳定性 (5)2.4 最优控制 (6)三、控制理论的发展展望 (6)四、总结 (6)参考文献 (8)一、控制理论的发展历史控制理论是关于各种系统的一般性控制规律的科学，它研究如何通过信号反馈来修正动态系统的行为和性能，以达到预期的控制目的。
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硕士研究生读书报告
题目对《现代控制理论》认识与感想
作者姓名魏振凯
作者学号 21225096
指导教师唐建中
学科专业机械设计及理论
所在学院机械系
提交日期 2012年 11月
对<<现代控制理论>>的认识与感想
摘要：现代控制理论与社会生产和科学技术的发展密切相关，它被成功的运用到工农业生产、军事、生物医学、社会经济及人类生活的多个领域。
它以线性代数和微分方程为主要的数学工具，以状态空间法为基础，分析和设计控制系统，使得系统实现一定程度的最优化。
短暂8周对现代控制理论的学习让我受益匪浅，接下来我将就自己所感兴趣的地方和对这门课程的感想作简短的介绍。
关键词：现代控制理论、学习兴趣、学习感想
一、现代控制理论概述
现代控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。
经典控制理论只研究一个输入输出变量，且固定参数的定常系统。
其数学基础是拉普拉斯变换，分析综合的方法为频率响应特性等。
然而，即使传递函数相同，系统内部结构也可以不同。
因此，用传递函数描述系统有时是不完整的。
如果只知道端部状态，对于充分了解一个系统的运动状况和掌握系统的整体性质也是不够的。
而现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统。
它所采用的方法和算法也更适合于在数字计算机上进行。
现代控制理论还为设计和构造具有指定的性能指标的最优控制系统提供了可能性。
现代控制理论已在航空航天技术、军事技术、通信系统、生产过程等方面得到广泛的应用。
现代控制理论的某些概念和方法，还被应用于人口控制、交通管理、生态系统、经济系统等研究中。
二、现代控制理论的发展
现代控制理论形成于20世纪50-70年代。
这个时期，由于计算机技术、航空航天技术的迅速发展，以及许多新的研究工具的引入，控制理论迅速拓展并取得了许多重大成果。
它所研究的对象不再局限于单输入单输出的、线性的、定常的、连续的系统，而扩展为多输入多输出的、非线性、时变的、离散的系统。
它不仅涉及系统辨识和建模、统计估计和滤波、线性控制、非
线性控制、最优控制、鲁棒控制、自适应控制、大系统或者复杂系统以及控制系统CAD等理论和方法，同时，它在于社会经济、环境生态、组织管理等决策活动，与生物医学中诊断及控制，与信号处理、软计算等邻近学科相交叉中又形成了许多新的研究分支。
其中，线性系统理论是发展最完善也是最活跃的分支。
它以线性代数和微分方程为主要的数学工具，以状态空间法为基础，分析和设计控制系统。
在状态空间法的基础上，又出现了线性系统的几何理论、线性系统的代数理论和线性系统的多变量频域方法等。
现代控制理论分析和综合系统的目标是在揭示其内在规律的基础上，实现系统在某种意义上的最优化，同时使控制系统的结构不再限于单纯的闭环形式。
和经典控制理论一样,现代控制理论的分析、综合和设计都是建立在严格和精确的数学模型的基础之上的。
现代社会，被控制对象的规模日趋扩大，环境的复杂性日益提高，以及被控制对象的不确定性与控制任务的多目标性和时变性，这些都促使现代控制理论向更深层次发展。
三、现代控制理论的研究内容及方法
建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。
在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本的方法是时间域方法。
现代控制理论所包含的学科内容十分广泛,主要的方面有:线性系统理论、非线性系统理论、最优控制理论、随机控制理论和适应控制理论。
1)线性系统基本理论
线性系统理论是现代控制理论中最为基本和比较成熟的一个分支，着重于研究线性系统中状态的控制和观测问题，其基本的分析和综合方法是状态空间法，而能控性和能观性是状态分析方法的根本问题，包括系统的数学模型、运动的分析、稳定性的分析、能控及能观测性及状态反馈与观测器等问题。
2）系统辨识
系统辨识是建立系统动态模型的方法。
根据系统的输入输出的试验数据，从一类给定的模型中确定一个被研究系统本质特征等价的模型，并确定其模
型的结构和参数。
3）最优控制问题
在给定约束条件和性能指标下，寻找使系统性能指标最佳的控制规律。
主要方法有变分法、极大值原理、动态规划等极大值原理。
现代控制理论的核心即：使系统的性能指标达到最优（最小或最大）某一性能指标最优：如时间最短或燃料消耗最小等。
4）自适应控制问题
在控制系统中，控制器能自动适应内外部参数、外部环境变化，自动调整控制作用，使系统达到一定意义下的最优。
模型参考自适应控制英文为
Model Reference AdaptiveControl。
自校正自适应控制英文为Self-Turning Adaptive Control。
5）最佳滤波或称最佳估计
当系统中存在随机干扰和环境噪声时，其综合必须应用概率和统计方法进行。
即：已知系统数学模型，通过输入输出数据的测量，利用统计方法对系统状态估计。
四、现代控制理论的学习感想
在秋学期整个学期中，唐老师向我们讲述了现代控制理论最基本的知识和方法，我了解到现代控制理论的主要内容以线性系统理论基本知识为基础，以系统状态空间描述、线性系统结构特性分析、线性定常系统状态反馈综合为重点，还对非线性系统分析及最优控制、最优估计有了初步知识。
唐老师在课堂上经常告诉我们，即使一门课考了一百分也不说明什么，作为一名研究生就该把理论运用到实践中去。
学习控制理论这门课，个人觉得还是很难的，我觉得现代控制理论是一门工程理论性强的课程，概念抽象，不易掌握；我觉得在学完之后，如果想用现代控制论的基本原理去解决生产实际问题也会很难的问题，但是只要人真难对待，好好学习，就会有所收获。
在对控制系统的文献阅读中，我总结到，在实践中首先遇到的问题是将实际系统抽象为数学模型，有了数学模型，才能有效地去研究系统的各个方面。
许多机电系统、经济系统、管理系统常可近似概括为线性系统。
线性系统和力学中质点系统一样，是一个理想模型，
理想模型是研究复杂事物的主要方法，是对客观事物及其变化过程的一种近似反映。
现代控制论从自然和社会现象中抽象出的理想模型，用状态空间方法表示，再作理论上的探讨。
要将现代控制理论付诸实践，必须架起一座联通数学理论与真实世界的桥梁。
这座桥梁就是建模过程。
工程师和科学家们常常要研究真实世界中的问题，提出解决办法。
首先必须为研究的现象建立数学模型。
这个模型既不能太简单，也不能太复杂。
否则不能得出有效的结论，或者是给分析过程增加不必要的难度。
查阅资料,我知道了建模的基本过程为：
1.明确建立模型的详细目标。
2.确定系统边界：系统与环境的分界。
3.定义系统内部各部分之间的相互作用。
4.确定各变量的值。
5.用数学方法表达出每个系统元素。
6.根据物理定律列方程。
7.将所得模型与真实系统比较。
建模过程中，列出了反应系统内部行为特性的方程组。
从原来经典控制理论的简单模型转化为更接近现实的模型，使过去被忽略掉的一些方面，如系统内部各元素的交互作用和反馈，都被考虑进去了。
控制理论里的线性系统理论是一门严谨的科学。
线性系统理论是建立在线性空间的基础上的，它大量使用矩阵论中深奥的内容，比如线性变换、子空间等，是分析中最常用的核心的内容，要深入理解，才能体会其物理意义。
比如，状态空间分解就是一种数学分析方法。
在控制论中把实际系统按能控性和能观性化分成四个子空间，它们有着确切的物理概念。
线性变换的核心思想在于：线性系统的基本性质(如能控性、能观性、极点、传递函数等)在线性变换下都不改变，从而可将系统化为特定形式，使问题的研究变得简单而透彻。
因为本学期课程短暂，学习课程集中，没能更多的将控制理论运用到解决实际问题中是最遗憾的事情。
幸好，在紧接着的研究生生涯中，跟着老师做项目、做研究肯定还会遇到很多要运用控制知识的地方，我希望那时候能
更深的去探索控制系统的奥秘。
最后，再次感谢唐建中老师这学期对我们堕怠的容忍和督促以及孜孜不倦的教授我们知识。
参考文献：
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